W krakowskiej przestrzeni informacji

Transkrypt

1 Fot.: photogenica.pl W krakowskiej przestrzeni informacji Paweł Myszczyszyn, Anna Windak Dział Dokumentacji Cyfrowej MPWiK S.A. w Krakowie Zarządzanie eksploatacją sieci wymaga posiadania systemu niezbędnego do gromadzenia i opracowania danych przestrzennych. Wdrożony w Miejskim Przedsiębiorstwie Wodociągów i Kanalizacji w Krakowie System Informacji Przestrzennej daje możliwość racjonalnego wykorzystywania istniejącej infrastruktury oraz pomaga w obniżaniu kosztów spółki. Wydarzeniem, które zapoczątkowało wieloletni proces budowy nowoczesnego systemu wodociągowego w Krakowie było przemówienie prezydenta miasta Józefa Dietla w 1866 roku, który stwierdził, iż dla zdrowia i wygody mieszkańców Krakowa, należy doprowadzić obfitą wodę źródlaną lub rzeczną. 14 lutego 1901 roku miało miejsce uroczyste uruchomienie Zakładu Uzdatniania Wody na Bielanach. Pierwszy wodociąg czerpał wodę podziemną w dolinie Wisły przy pomocy studni połączonych lewarem. Na przestrzeni ponad 100 lat, wobec szybkiego tempa rozwoju, wzrastającej powierzchni miasta, budowy Nowej Huty, rosnącej liczby mieszkańców, a co za tym idzie zwiększającego się zapotrzebowania na wodę, budowano kolejne ujęcia wody i rozbudowywano infrastrukturę wodociągową. Powstały kolejno: Zakład Uzdatniania Wody (ZUW) Rudawa, uruchomiony w 1955 roku, ZUW Dłubnia w 1960 roku i ZUW Raba w 1974 roku. W systemie zaopatrzenia w wodę Krakowa pracuje 11 zespołów zbiorników wodociągowych wyrównawczo-zapasowych, których łączna pojemność wynosi ok. 277 tys. m 3. Większość to zbiorniki terenowe. Najstarszy z nich, o pojemności 5000 m 3, został wybudowany w 1900 roku i znajduje się na Zwierzyńcu. Na trasie tranzytu z ZUW Raba do 10 BMP Ochrona Środowiska 1/2014

2 Krakowa, w miejscowości Siercza zlokalizowany jest zespół zbiorników o łącznej pojemności 158,5 tys. m 3. Wśród nich są największe zbiorniki wodociągowe na terenie Polski, których pojemność komór wynosi po 34,00 tys. m 3. Zapas wody, zgromadzonej w zbiornikach, zabezpiecza całą Gminę Miejską Kraków. W 2012 roku wtłoczono do sieci tys. m 3 wody. Szacuje się, że z sieci wodociągowej korzysta 99,6% wszystkich mieszkańców Gminy Miejskiej Kraków. Eksploatacja sieci wodociągowej Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji S.A. w Krakowie zajmuje się eksploatacją km [dane na koniec 2012 roku] sieci wodociągowej wraz z przyłączami. Sieć ta w większości zbudowana jest w układzie pierścieniowym, dzięki czemu można mówić o jej stosunkowo dużej niezawodności w dostarczaniu wody do odbiorców. zagęszczenia sieci wodociągowej i podziału zadań na poszczególne brygady pogotowia wodociągowego. Rola Systemu Informacji Przestrzennej w monitoringu sieci wodociągowej Wymagania i standardy obecnych czasów zmuszają przedsiębiorstwa wodociągowe do posiadania sprawnie działającego systemu kontrolowania i monitorowania wszystkich elementów, które mają wpływ na niezawodność dostarczania wody do odbiorców. Sprawnie działający monitoring ma szczególne znaczenie dla rozbudowanych systemów wodociągowych. System monitoringu jest odpowiednio powiązanym ze sobą zespołem czynności i elementów, które służą do pozyskiwania, zestawiania i przetwarzania danych o funkcjonalności układu. Zakres monitoringu zależy od wielkości i funkcji obiektów znajdujących się pod kontrolą i prowadzony jest pod kątem możliwych do wystąpienia zagrożeń. RYS. 1 Podział Krakowa na obszary przeglądów sieci i hydrantów [GIS MPWiK S.A. Kraków 2012] W celu usprawnienia działań krakowskich wodociągów, miasto zostało podzielone na trzy główne obszary eksploatacyjne [1]: Rejon Centrum (15 obszarów C ), Rejon Nowa Huta (19 obszarów H ), Rejon Podgórze (17 obszarów P ). W każdym z trzech rejonów sieć wodociągowa podzielona jest na tzw. obszary przeglądów sieci i hydrantów. Obszary te nie pokrywają się z granicami administracyjnymi poszczególnych dzielnic. Ich podział wynika ze stopnia trudności eksploatacji, W przypadku sieci wodociągowych dotyczy jakości wody, parametrów hydraulicznych układu, tj. ciśnienia, poziomu wody w zbiornikach, prędkości i wielkości przepływów, sprawności armatury i urządzeń. Im szerszy zakres prowadzonej kontroli, tym większe szanse na ograniczenie strat wody, możliwość szybkiego reagowania w przypadku niekorzystnych sytuacji oraz większe prawdopodobieństwo uzyskania optymalnej pracy całego układu. Prowadzony monitoring pozwala na stworzenie systemu informacji o stanie przewodów wodociągowych, który opiera się na ewidencji uszkodzeń, BMP Ochrona Środowiska 1/

3 zakresie prowadzonych napraw, wymiany przewodów i połączeń oraz wadliwej armatury. Dzięki tym działaniom przedsiębiorstwo wodociągowe może stworzyć program planowych remontów, odnowy, modernizacji i wymiany zużytej infrastruktury. Wiodącym kierunkiem nowoczesnej eksploatacji systemów dystrybucji wody jest wprowadzanie w przedsiębiorstwach baz danych GIS (Geographic Information Systems). GIS jest zintegrowaną technologią, służącą do gromadzenia, przetwarzania, udostępniania danych oraz przeprowadzania analiz i prezentacji ich wyników. Dane dostarczone przez jednostki organizacyjne, zajmujące się eksploatacją sieci wodociągowej, wprowadzane są do bazy GIS. Zarządzanie siecią wodociągową wymaga ciągłej analizy parametrów jej pracy. W GIS zestawiane są dane dotyczące funkcjonowania infrastruktury w przeszłości oraz podczas aktualnej eksploatacji. Dzięki analizom tworzone są raporty, zestawienia statystyczne, wykresy i symulacje, można oszacować skutki oraz prognozować kierunki rozwoju, przewidywać sytuacje awaryjne i możliwości ich rozwiązania. KRAKOWSKIE ZUWy Obecnie woda pitna dla mieszkańców Krakowa dostarczana jest z czterech zakładów uzdatniania wody: Zakładu Uzdatniania Wody Raba o wydajności 186 tys. m 3 d -1, ujmującego wodę ze Zbiornika Dobczyckiego Zakładu Uzdatniania Wody Rudawa, o wydajności 55 tys. m 3 d -1, czerpiącego wodę z rzeki Rudawy, Zakładu Uzdatniania Wody Dłubnia, o wydajności 25 tys. m 3 d -1, ujmującego wodę z rzeki Dłubni oraz studni głębinowych w Mistrzejowicach, Zakładu Uzdatniania Wody Bielany, o wydajności 25 tys. m 3 d -1, pobierającego wodę z rzeki Sanki, Maksymalna zdolność produkcyjna wszystkich zakładów w 2012 roku wyniosła 297,4 tys. m 3. Małopolski System Informacji Przestrzennej Na podstawie porozumienia o przystąpieniu do opracowania, wdrożenia i eksploatacji Małopolskiego Systemu Informacji Przestrzennej w zakresie sieci technicznego uzbrojenia terenu na obszarze Krakowa Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji uzyskało dostęp do cyfrowej bazy danych infrastruktury miasta. Porozumienie to dotyczyło następujących branż: wodociągowej, kanalizacyjnej, ciepłowniczej, gazowej, telekomunikacyjnej i elektroenergetycznej. Opracowanie wersji cyfrowej danych zostało zlecone Przedsiębiorstwu Geodezyjno-Informatycznemu oraz Wojskowej Akademii Technicznej. Podstawowymi danymi źródłowymi do stworzenia bazy danych były następujące materiały inwentaryzacji sieci uzbrojenia terenu: dane zgromadzone są w Wojewódzkim Ośrodku Dokumentacji Geodezyjno-Kartograficznej w postaci nakładki U (uzbrojenia) mapy zasadniczej, materiały z pomiarów sieci zawarte w operatach pomiarowych, materiały branżowe. W połączeniu z MSIP Od stycznia 2001 roku w Krakowskich Wodociągach rozpoczął się proces wdrożenia Systemu Informacji Przestrzennej do Zarządzania Siecią Wodociągową i Kanalizacyjną (GIS). Pierwszym etapem było przeniesienie danych gromadzonych w ramach Małopolskiego Systemu Informacji Przestrzennej (MSIP) do bazy GIS. Następnym etapem wdrożenia systemu było powołanie zespołu koordynacyjnego do spraw wdrożenia. Zespół ten składał się z przedstawicieli działów zaangażowanych w proces organizacji wprowadzania danych do systemu. Celem powołania zespołu było opracowanie i realizacja następujących zadań: ustalenie zakresu danych dotyczących obiektów sieci wodociągowej i kanalizacyjnej, które należy wprowadzać do systemu GIS, określenie miejsc (komórek organizacyjnych przedsiębiorstwa), w których będą wprowadzane dane, przygotowanie propozycji zmian organizacyjnych w komórkach wprowadzających dane do systemu GIS, oszacowanie nakładów finansowych związanych z wdrażaniem systemu GIS, rozpatrzenie możliwości zlecenia wprowadzania danych archiwalnych jednostce zewnętrznej. Wdrażanie GIS Kolejnym etapem wdrożenia systemu była próba połączenia zewnętrznych baz danych z systemem GIS. Jedynym identyfikatorem pozwalającym na przestrzenne umiejscowienie danych z zewnętrznych baz danych był adres. W danych miejskich przejętych z Małopolskiego Systemu Informacji Przestrzennej nie znalazła się warstwa adresowa. Warstwa taka lokalizuje reprezentatywny punkt adresowy (ulica, numer adresowy, współrzędne) na mapie miasta. Aby powiązać istniejące bazy, utworzono warstwę adresową. Następnie powiązano dane o wodomierzach i klientach MPWiK S.A. Kolejnym etapem było udostępnianie danych zgromadzonych w systemie GIS poprzez tzw. Intranet, czyli wewnętrzny internet. Użytkownicy, przy pomocy standardowych przeglądarek internetowych podłączając się do dedykowanego serwera gromadzącego dane, mogą bez dodatkowej licencji korzystać z danych systemu informacji przestrzennej. W 2005 roku przeniesiono istniejące schematy sieci miejskich z postaci wektorowej do Intranetowego Serwisu Map. Następnie uruchomiono serwis dla dyspozytorów, dzięki któremu zgłoszenia awarii w sposób ciągły nanoszone są w systemie, a informacje zawarte w zgłoszeniu automatycznie przesyłane drogą elektroniczną do odpowiednich jednostek spółki. Pod koniec 2005 roku przeniesiono dane techniczne z Bazy Technicznej 12 BMP Ochrona Środowiska 1/2014

4 funkcjonującej w środowisku Access do systemu GIS. Migracja danych technicznych z rozproszonych baz accesowych pozwoliła na ich przeglądanie z odwzorowaniem przestrzennym, tworzenie zestawień ze względu na podstawowe parametry rurociągów, obliczania przyrostów sieci i porównaniu wyników z danymi gromadzonymi w warstwach GIS. Przeniesiono rejestry oraz ogólne informacje dotyczące sieci miejskich i połączeń domowych. W 2006 roku wprowadzono do systemu dane dotyczące projektowanych sieci miejskich oraz wydawanych warunkach technicznych z możliwością wprowadzania danych za pomocą Intranetowego Serwisu Map. W lutym 2011 roku powołano Dział Dokumentacji Cyfrowej, którego zadaniem było przejęcie zadań związanych z utrzymaniem bazy danych w stanie aktualności oraz aktualizacja istniejących danych Systemu Informacji Przestrzennej. Pod koniec 2011 przeliczono dotychczasowy lokalny układ współrzędnych systemu GIS MPWiK S.A. do obowiązującego układu odniesienia w Polsce. W czasie prac nad zmianą układów powiększano zasięg mapy GIS o gminy ościenne oraz stworzono możliwość publikowania zdjęć lotniczych i podkładów geodezyjnych w Intranetowym Serwisie Map. W 2012 roku udostępniono jednostkom MPWiK cyfrową wersję szkiców powykonawczych połączeń domowych ( sztuk). Na podstawie porównania warstwy adresowej Systemu bilingowego i GIS wygenerowano warstwę wodomierzy. Udostępniono dane o kontach w systemie GIS w celu analizowania ich przestrzennie za pomocą warstw GIS. Ujednolicenie danych adresowych oraz wprowadzenie jednoznacznego identyfikatora pomiędzy danymi z obu baz pozwoli na integrację nowego systemu bilingowego z systemem GIS oraz korzystanie z danych obu systemów w czasie rzeczywistym. W 2013 roku udostępniono w intranetowym serwisie map dane księgowe dotyczące sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, nadając numer środka trwałego obiektom systemu GIS. Możliwości systemu w zarządzaniu siecią wodociągową Dane zawarte w GIS z zakresu sieci wodociągowej wykorzystywane są przez dyspozytorów, Centralne Laboratorium, Zakład Sieci Wodociągowej i pogotowia wodociągowe. Dyspozytornia sprawuje całodobową kontrolę nad bieżącą eksploatacją sieci wodociągowej i kanalizacyjnej na terenie Krakowa. Dyspozytorzy po przyjęciu zgłoszenia awarii wprowadzają punkt na warstwie awarie w miejscu wystąpienia awarii. Dane o miejscu zdarzenia system automatycznie przekazuje do odpowiednich działów. Dyspozytorzy w sytuacji zagrożenia czy awarii zapewniają współpracę pomiędzy służbami przedsiębiorstwa a miejskimi służbami technicznymi, pogotowiem ratunkowym, strażą pożarną, strażą miejską, policją oraz Powiatowym Centrum Zarządzania Kryzysowego W takich sytuacjach System GIS stanowi zintegrowaną platformę dla gromadzenia, przetwarzania danych oraz ich pozyskiwania Informacji Przestrzennej umożliwia szybki dostępu do informacji na temat infrastruktury przedsiębiorstwa oraz danych o terenie wystąpienia zdarzenia. W Centralnym Laboratorium wprowadzane są dane dotyczące badań wody. Wyniki analiz można odszukać na podstawie adresu, nazwy punktu poboru wody, źródła poboru, rodzaju analizy. Dzięki systemowi GIS pracownicy laboratorium mają dostęp do topografii i lokalizacji punktów kontrolnych, mogą na bieżąco kontrolować jakość wody w sieci wodociągowej. Wprowadzane dane usprawniają monitoring jakości wody prowadzony przez laboratorium krakowskich wodociągów. Dane edytowane przez Zakład Sieci Wodociągowej powstają w trakcie usuwania awarii i prowadzenia przeglądów sieci. Zakład utrzymuje w stanie aktualności warstwy ochrony katodowej, awarii i planowanych przeglądów sieci. Dedykowana nakładka do planowanych przeglądów uzbrojenia umożliwia zakładowi tworzenie kart przeglądów oraz wydruk odpowiednio sparametryzowanych wydruków. Wszelkie rozbieżności pomiędzy danymi zgromadzonymi w bazie a rzeczywistym stanem, przekazywane są do Działu Dokumentacji Cyfrowej w celu ich usunięcia. Z pracy w terenie Wersja mobilna systemu [2] pozwala na szybkie rozpoznanie materiału, średnicy sieci, lokalizacji obiektów wodociągowych, hydrantów i zasuw bezpośrednio w terenie. System odwzorowuje topografie uzbrojenia podziemnego innych branż, co zmniejsza ryzyko ich uszkodzenia podczas usuwania awarii. Rejestry zawierają dane, które pozwalają ustalić datę odbioru uszkodzonego przewodu lub elementu sieci, co jest ważne pod względem ekonomicznym. W przypadku wystąpienia awarii przed upływem okresu gwarancji, udzielonej przez wykonawcę, koszty jej naprawy ponosi właśnie wykonawca, a nie przedsiębiorstwo wodociągowe. System Informacji Przestrzennej wykorzystywany jest w pracach eksploatacyjnych, planowaniu konserwacji i remontów sieci, realizacji zadań z zakresu prac planowych i usuwania awarii. Gromadzone dane o awariach umożliwiają pracownikom Zakładu Sieci Wodociągowej tworzenie raportów statystycznych dotyczących awaryjności sieci oraz zestawianie ilości sieci przeznaczonych do remontu. *** Zarządzanie eksploatacją sieci, obejmujące monitoring, sterowanie i regulację oraz planowanie działań, wymaga posiadania systemu, niezbędnego BMP Ochrona Środowiska 1/

5 do gromadzenia i zarządzania danymi przestrzennymi. Wdrożenie komputerowej bazy danych typu GIS przynosi wymierne efekty, polegające na możliwości racjonalnego wykorzystywania istniejącej infrastruktury oraz oszczędnościach ekonomicznych i czasowych w ich eksploatacji. GIS stanowi zintegrowaną platformę dla gromadzenia, przetwarzania danych oraz ich pozyskiwania. Ciągła aktualizacja pomaga w definiowaniu celów polityki eksploatacyjnej sieci i obniżaniu kosztów przedsiębiorstwa wodociągowego. Literatura [1] Kwietniewski M. 2008, GIS w wodociągach i kanalizacji, Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa. [2] Kwietniewski M., Miszta- Kruk K., Wróbel K Możliwości zastosowania GIS w wodociągach na przykładzie wybranego systemu dystrybucji wody. Ochrona Środowiska, 3(29)/2007, RYS. 2 Struktura materiałowa sieci wodociągowej [GIS MPWiK S.A. Kraków 2012] bazy GIS oraz różnorodność wprowadzanych danych pozwala na ich wykorzystywanie przez szeroką grupę użytkowników. Nie bez znaczenia jest możliwość pozyskiwania wyników w postaci dowolnych prezentacji. Najlepsze efekty wdrażania GIS uzyskuje się przy zintegrowanych działaniach, które obejmują cały system w sposób kompleksowy. Korzystanie z danych pozwala na analizę stanu majątku przedsiębiorstwa, pozyskiwanie informacji o pracy sieci i obiektów, planowanie prac związanych z remontami i konserwacjami. Elektroniczne archiwum dokumentów oraz szybki dostęp do informacji [3] Myszczyszyn P. 2013, Analiza zasobów Systemu Informacji Przestrzennej (GIS) MPWiK S.A. w Krakowie, Uniwersytet Ekonomiczny [4] Raport Roczny Wodociągi krakowskie Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Spółka Akcyjna [5] Windak A Zastosowanie technologii GIS w Miejskim Przedsiębiorstwie Wodociągów i Kanalizacji S.A. Uniwersytet Rolniczy [6] Windak A Analiza awaryjności sieci wodociągowej w dzielnicach Rejonu Podgórze Uniwersytet Rolniczy [7] Żaba T., Iwanejko R., Bajer J Wybrane zagadnienia monitoringu krakowskich wodociągów. Instal, 12/2012, BMP Ochrona Środowiska 1/2014